基于“CDIO”教學(xué)模式下的化工專業(yè)基礎(chǔ)課程改革探討

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(鹽城師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224007)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需要大量掌握扎實(shí)工程基礎(chǔ)知識(shí)和具備實(shí)踐能力的創(chuàng)新型高等工程技術(shù)人才，高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師，然而我國(guó)工科的教育實(shí)踐中還存在不少問(wèn)題，如重理論輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、重視知識(shí)學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問(wèn)題。目前應(yīng)用型高校一般采用理論知識(shí)傳授加實(shí)踐鍛煉(實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn))的分割化、條塊化的培養(yǎng)過(guò)程，對(duì)工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高有一定的制約作用。這些問(wèn)題是亟待解決的問(wèn)題，CDIO工程教育模式可為解決我國(guó)工程教育中存在的實(shí)際問(wèn)題提供有效的途徑[1-2]。

CDIO工程教育模式是國(guó)際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究利用近2000萬(wàn)美元巨額資助，經(jīng)過(guò)四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國(guó)際合作組織[3]。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。高校課程教學(xué)改革是教學(xué)質(zhì)量建設(shè)的核心，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才至關(guān)重要[4-5]。國(guó)內(nèi)許多高校已經(jīng)對(duì)基于CDIO模式的專業(yè)及課程改革做了大量的工作，不僅取得了很好的教學(xué)效果，也顯著提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力。因此，將化工類專業(yè)的基礎(chǔ)課程探索采用CDIO工程教育模式的方法，以期解決人才培養(yǎng)中的問(wèn)題，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的工程技術(shù)人才，服務(wù)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

1 基于CDIO理念的化工專業(yè)基礎(chǔ)課改革體系構(gòu)建

CDIO工程教育模式將"把產(chǎn)品、過(guò)程或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行作為工程教育的環(huán)境"來(lái)進(jìn)行技術(shù)知識(shí)和能力的教學(xué)實(shí)踐，以完成專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。按照CDIO具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的12條標(biāo)準(zhǔn)，我們理解具體的實(shí)施主要需要如下層面的系統(tǒng)工作：(1)基于CDIO理念的人才培養(yǎng)規(guī)劃及課程大綱的制訂；(2)具備CDIO工程教育理念的高素質(zhì)教師隊(duì)伍的建設(shè)；(3)符合CDIO工程教育模式需要的工程實(shí)踐場(chǎng)所。

借鑒國(guó)內(nèi)試點(diǎn)院校的改革經(jīng)驗(yàn)，我們采取“試點(diǎn)”的方式，即以具備改革條件的少量專業(yè)主干課為試點(diǎn)，開展CDIO工程教育模式的探索、研究、實(shí)施工作。具體課程包括：(1)物理化學(xué)(化工類專業(yè)主干專業(yè)基礎(chǔ)課)；(2)化工原理(化工類專業(yè)主干專業(yè)基礎(chǔ)課)；(3)分離過(guò)程及設(shè)備(化學(xué)工程與工藝專業(yè)主干專業(yè)課)；(4)精細(xì)化工反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備(應(yīng)用化學(xué)專業(yè)主干專業(yè)課)。

(1)教師在深入學(xué)習(xí)、領(lǐng)會(huì)CDIO工程教育理念的前提下，以CDIO構(gòu)思 Conceive 、設(shè)計(jì) Design 、實(shí)施 Implement 和運(yùn)作 Operate 四個(gè)階段性的工程內(nèi)容為學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的理念，進(jìn)行上述課程大綱的整合，以適合于師生的教、學(xué)過(guò)程。

(2)結(jié)合專業(yè)和課程特點(diǎn)確定符合CDIO工程教育模式和理念的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，并應(yīng)用于上述課程的教學(xué)實(shí)踐中。課程設(shè)置要包括設(shè)計(jì)-制作實(shí)踐項(xiàng)目，這種設(shè)計(jì)-制作項(xiàng)目讓學(xué)生從構(gòu)思階段的概念設(shè)計(jì)開始，經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)階段，使學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用工程科學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力和產(chǎn)品及系統(tǒng)制作的能力。

(3)建設(shè)并改進(jìn)仿真、實(shí)習(xí)與實(shí)踐條件，以適應(yīng)CDIO工程教育模式需要的以學(xué)生為中心、方便并易于交流的工程實(shí)踐場(chǎng)所，以支持學(xué)生動(dòng)手和直接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生有機(jī)會(huì)在現(xiàn)代工程軟件和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)展其從事產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)建構(gòu)的知識(shí)、能力和態(tài)度。

2 基于CDIO理念教學(xué)改革探索的實(shí)施

工程是運(yùn)用抽象的知識(shí)創(chuàng)造具象的產(chǎn)品的能力。與此相應(yīng)，工程教育通過(guò)提供一個(gè)知識(shí)積累與探索的情境，讓工程技術(shù)人員逐漸掌握抽象知識(shí)與具象產(chǎn)品之間的聯(lián)系并加以運(yùn)用，從而提升其工程能力。CDIO 共有 12 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，它系統(tǒng)地收納了工程教育主要的需求。其中心思想就是利用這12項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)工程教育的利益相關(guān)者，依據(jù)不同社會(huì)環(huán)境中的可用資源來(lái)滿足工程教育的需要。CDIO是一個(gè)產(chǎn)品導(dǎo)向的教育指導(dǎo)原則，它對(duì)運(yùn)作的細(xì)節(jié)沒有硬性的規(guī)范，因?yàn)樵?CDIO 的框架中，工程教育被視為一個(gè)培養(yǎng)工程師能力的服務(wù)性產(chǎn)業(yè)，所以需要與時(shí)俱進(jìn)地認(rèn)識(shí)其服務(wù)對(duì)象和環(huán)境變化，并修正其服務(wù)手段。不同的地區(qū)性產(chǎn)業(yè)、不同的學(xué)生來(lái)源決定著教學(xué)手段的差異性。這就要求我們必須掌握人才需求、專業(yè)及課程的特性，以具象的手段執(zhí)行并滿足這些指導(dǎo)原則，以達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

實(shí)施方案、實(shí)施方法如下：

(1)在研究、理解CDIO工程教育理念、CDIO的十二條標(biāo)準(zhǔn)、CDIO能力大綱的前提下，結(jié)合我校獨(dú)立學(xué)院化工類專業(yè)的特色、社會(huì)對(duì)相關(guān)專業(yè)人才能力的需求、獨(dú)立學(xué)院化工類專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，按CDIO理念和標(biāo)準(zhǔn)整合課程大綱。

(2)按照將工程的流程概括為從抽象域的設(shè)計(jì)層次(Design)到具象域的操作(Operate)，以及聯(lián)系兩者的構(gòu)思(Conceive)和實(shí)踐(Implement)的邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)課程內(nèi)容及實(shí)施教學(xué)方法，使我們的學(xué)生——未來(lái)的工程師能從現(xiàn)實(shí)的經(jīng)驗(yàn)中獲得啟發(fā)和靈感,用以構(gòu)思產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念,同時(shí)根據(jù)從現(xiàn)實(shí)世界抽象得出的規(guī)則和方法,進(jìn)行排列和重組,產(chǎn)生一種或多種設(shè)計(jì)方案。 學(xué)生們通過(guò)實(shí)踐把抽象的設(shè)想變成具象的產(chǎn)品或服務(wù),進(jìn)而產(chǎn)生新的具象的經(jīng)驗(yàn),循環(huán)反復(fù),刺激抽象知識(shí)的完善和具象產(chǎn)品的提高。將課程的理論與實(shí)踐有機(jī)融合，并在教、學(xué)過(guò)程中完成CDIO工程教育模式標(biāo)準(zhǔn)要求的工程技術(shù)人才的素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

(3)完善和改進(jìn)課程能力培養(yǎng)目標(biāo)所必須的仿真、實(shí)習(xí)與實(shí)踐條件，以適合CDIO工程教育模式的教學(xué)實(shí)施。

3 結(jié)語(yǔ)

本文引入CDIO教學(xué)理念，對(duì)化工類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了初步的改革探索和實(shí)踐，對(duì)提高課程教學(xué)效果和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力有顯著的成效。以期為其他專業(yè)課程實(shí)施CDIO 教學(xué)改革提供思路和借鑒，解決人才培養(yǎng)中的問(wèn)題，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的工程技術(shù)人才。